2026, Vol. 58
2. 江西省抚州市农业科学研究所, 江西抚州 344100;
3. 江西省农业技术推广中心, 南昌 330046
大豆起源于中国，营养价值丰富，是居民日常生活中植物蛋白和食用油脂的主要来源，市场需求持续增长[1-2]。但当前中国大豆自给率低，对外进口依存度高达87% 左右，已严重威胁着我国大豆的供给安全[3]。中国南方大豆种植区占全国大豆主产区的14.6%[4]，对全国大豆生产具有重要意义。江西是南方大豆主产区之一，其气候条件适宜大豆种植生长，但受品种更新速度慢、栽培技术落后等因素影响，江西省大豆单产较低，产业发展受到制约[5]。因此，如何提高江西省大豆产量是当前大豆生产发展亟待解决的关键问题。
针对我国大豆供需矛盾突出问题，农业农村部自2019年开始实施大豆振兴计划，推动全国大豆产量持续增加[6]，有效提升了大豆生产水平，同时也加快了江西省大豆产业发展。当前，大豆增产相关研究主要集中在两方面：一是通过增施生物肥料[7]、磷肥[8]、氮肥与铁肥[9]等肥料实现增产；二是通过构建合理群体结构，如优化大豆的播期和密度[10]、密度和行距[11]等提高产量。相关研究表明[12]，高产大豆品种在合理施肥条件下有更高的产量和养分利用效率。与江西省毗邻的福建省、广东省大豆产量较高，其通过引进南农99-6等高产大豆品种有效应对品种退化问题[13-14]。江西省大豆主产区位于红壤区，该区域养分匮乏，长年种植作物导致土壤肥力显著下降[15]，而施用氮磷钾肥料可以明显增加大豆产量[16]。因此，提升江西省大豆产业竞争力和发展江西大豆产业，亟需实现良种良法配合。目前，关于施肥水平和品种互作对提高大豆产量及植株养分积累等的研究尚未见报道，为此，本研究设置大豆不同施肥水平为主处理，大豆品种为副处理，明确施肥水平和品种互作的最优组合对大豆产量、植株养分和土壤速效养分累积等影响，为江西省大豆高产提供理论参考。
1 材料与方法 1.1 试验区概况及供试材料试验于2022年4月—2022年7月在江西省抚州市(28°15′22.03″N，115°07′36.83″E)进行。该区域属亚热带季风气候，境内年平均降水量1 530 mm，气温17.5 ℃，无霜期273 d。供试土壤为第四纪亚红黏土母质发育的中潴黄泥田。试验地土壤养分状况为pH 5.82，有机质23.49 g/kg，全氮0.99 g/kg，全磷0.43 g/kg，全钾19.71 g/kg，碱解氮71.88 mg/kg，有效磷12.51 mg/kg，速效钾49.78 mg/kg。
1.2 试验设计试验采用随机区组设计，设置不施肥(CK)、配方肥1(L1)和配方肥2(L2)3个施肥水平主处理，每个施肥水平设4个大豆品种副处理，分别为中豆41 (ZD41)、南农99-6(NN99)、南农57(NN57)、南农66 (NN66)。配方肥的选择主要是基于前期研究，根据大豆的氮磷钾养分需求初步总结了氮磷钾肥配比；品种选择依据前期调研结果确定中豆41性状稳定、表现优良，因此选定为试验对照品种；而南农系列品种在江西省种植推广面积较大，区域适应性与生产代表性较强，因此作为本研究选择品种。各处理3次重复，共计36个小区。小区面积13 m2(3.25 m×4 m)。具体试验处理见表 1。
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表 1 试验处理及施肥情况(kg/hm2) Table 1 Experimental treatment and fertilization situation |
秸秆和籽粒收获采用按照小区实收产量。并取500 g样品放入烘箱105 ℃杀青1 h后，80 ℃烘干至恒质量。用小型粉碎机将其粉碎，采用浓H2SO4- H2O2消煮制备待测液，采用AA3流动注射分析仪测定全氮含量，采用钼黄比色法测定全磷含量，采用火焰光度计法测定全钾含量[17]。
大豆开花结荚期用土钻挖取0~25 cm土层土壤样本土，采用1.8 mol/L NaOH碱解扩散法测定土壤碱解氮含量，采用0.5 mol/L NaHCO3萃取法测定有效磷含量，采用1 mol/L中性乙酸铵浸提−火焰光度计法测定速效钾含量[17]。
增产率=(施肥处理产量−对照处理产量)/对照处理产量；单位氮磷钾生产籽粒量用各处理产量分别与单位面积植株吸收的氮、磷、钾量的比值表示；植株氮磷钾养分累积量=(单位面积植株籽粒全氮磷钾含量×籽粒产量+单位面积植株秸秆全氮磷钾含量×秸秆产量)。
1.4 数据分析采用Excel 2010软件分析试验数据，采用SPSS 20.0软件Duncan新复极差法检验分析不同处理间差异显著性。采用Origin 8.5软件作图，植株养分与土壤团聚体养分含量的关系采用决定系数(R2)进行表述。
2 结果与分析 2.1 施肥水平和品种互作对大豆籽粒和秸秆产量影响图 1表明，施肥水平和品种互作对大豆籽粒和秸秆产量有显著的影响(P < 0.05)。与不施肥(CK)主处理相比，L1和L2主处理大豆籽粒产量平均分别增加了27.06% 和38.01%，秸秆产量分别平均增加了27.45% 和32.83%。不施肥(CK)主处理中南农系列大豆品种产量均明显增加，尤以NN66品种增产最多。施肥水平和品种互作下，大豆产量最高的是L2-NN66，其次是L2-NN57，ZD41产量最低。秸秆产量则表现为L2-NN57最高，其次是L2-NN66，ZD41最低。
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(图中小写字母不同表示同一大豆植株部位不同处理间差异显著(P < 0.05)) 图 1 施肥水平和品种互作对大豆籽粒和秸秆产量影响 Fig. 1 Effects of fertilization level and variety interaction on soybean grain and straw yield |
由表 2可知，大豆生产籽粒的能力是单位面积吸收营养元素反馈到产量的能力。施肥水平和品种互作，大豆全氮生产籽粒能力差异不显著，而全磷、全钾生产籽粒能力略有差异。与不施肥(CK)主处理相比，L1和L2主处理全氮生产籽粒的能力分别平均增加了3.03% 和6.13%，全钾生产籽粒的能力分别平均减少了4.05% 和13.50%，而全磷生产籽粒的能力则分别平均减少了41.62% 和37.41%。不施肥下，全氮生产籽粒的能力大小为ZD41最高，其次是NN66，最低的是NN57，配方肥L1和L2施入后则变为NN99最高，NN66其次，ZD41最低。增产率是大豆品种在施肥水平下的大豆产能的一项指标。与不施肥(CK)主处理相比，L1和L2主处理中不同大豆品种均呈增产趋势，平均增产率分别为28.96% 和38.73%。L1处理中增产率大小表现为L1-ZD41最高，其次是L1-NN66，最低为L1-NN99，L2处理中增产率大小则为L2-NN57最高，其次是L2-ZD41，最低是L2-NN99。
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表 2 不同处理下大豆单位全氮、全磷、全钾生产籽粒能力和增产率 Table 2 Grain production capacity per unit and yield increasing rates of N, P and K under different treatments |
施肥水平和品种可以显著增加土壤碱解氮、有效磷及速效钾含量(表 3)。与不施肥(CK)主处理相比，L1和L2主处理土壤碱解氮平均增加了24.14 mg/kg和54.62 mg/kg，有效磷平均增加了6.72 mg/kg和4.41 mg/kg，速效钾平均增加了31.42 mg/kg和30.8 mg/kg。施肥水平和品种互作下土壤中碱解氮、有效磷及速效钾养分均以L2-NN66处理较高。
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表 3 施肥水平和品种互作对土壤养分影响(mg/kg) Table 3 Effects of fertilization level and variety interaction on soil nutrient |
表 4表明，施肥水平和大豆品种互作对大豆植株氮、磷、钾累积量均存在显著影响，且二者存在明显互作效应。整体来看，植株养分累积量随施肥水平升高呈显著上升趋势，表现为配方肥2 (L2) > 配方肥1 (L1) > 不施肥(CK)。品种间差异显著，同一施肥条件下，NN66、NN57的养分累积能力整体优于NN99、ZD41，其中ZD41在不施肥条件下氮、磷、钾累积量均最低，分别为(150.19±9.99)、(104.08±18.22)、(70.49±22.80) kg/hm2。高肥条件下，优良品种的养分吸收潜力得到充分发挥，L2-NN66氮累积量最高(299.93±39.56 kg/hm2)，磷累积量以L2-NN66(243.47± 37.51 kg/hm2)和L2-NN57(232.03±50.77 kg/hm2)最高，钾累积量以L2-NN57最高(172.33±28.99 kg/hm2)。综上，L2高施肥水平与NN57、NN66品种组合为最优互作处理，可显著提升大豆植株养分累积，ZD41耐肥性较弱，更适用于低肥或中肥条件种植。
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表 4 施肥水平和品种互作对大豆植株养分累积影响(kg/hm2) Table 4 Effects of fertilization level and variety interaction on plant nutrient accumulation of soybean |
由图 2可知，土壤碱解氮、有效磷和速效钾的含量与植株氮磷钾养分吸收呈显著正相关(P < 0.05)。结合线性拟合方程(表 5)可知，当土壤碱解氮增加1 mg/kg，大豆植株氮养分累积1.02 g/kg；土壤有效磷增加1 mg/kg，大豆植株磷养分累积6.65 g/kg；土壤速效钾增加1 mg/kg，大豆植株钾养分累积1.14 g/kg。
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图 2 土壤养分与植株养分吸收的相关关系 Fig. 2 Correlation between soil nutrients and plant nutrient absorption |
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表 5 土壤养分与植株养分吸收关系的拟合方程 Table 5 Fitting equation for relationship between soil nutrients and plant nutrient absorption |
本研究以施肥水平为主处理，以江西省大豆种植推广面积较大的南农系列品种为副处理，开展施肥水平和品种互作试验，探寻最佳互作组合，为红壤地区大豆高产栽培提供理论依据。本研究发现，不施肥和配方肥处理下，ZD41全氮生产籽粒能力较强，这一结果验证了本研究将ZD41设为品种对照的合理性与科学性。进一步分析表明，施肥水平主处理中，配方肥L2处理的籽粒产量比不施肥处理、配方肥L1处理分别平均增加38.01%、10.95%，秸秆产量分别平均增加32.83%、5.38%，说明配方肥L2更利于提升大豆产量。从施肥水平与品种互作来看，L2-NN66组合的籽粒产量最高，且本研究通过大豆增产效应验证，配方肥L1和L2均能促进大豆增产，其中配方肥L2增产幅度接近40%，由此可见，L2-NN66组合适宜在红壤地区推广种植。本研究中L2-NN66、L2-NN57等优良品种配合高肥水平实现高产，这与优良大豆品种配合适宜施肥水平可以发挥品种真正的增产潜力[3]的结果相一致。本研究还表明，配方肥L2显著提升大豆产量、成为产量提升的关键，这与研究[18]中品种、施肥量均能影响大豆产量，且施肥量是影响大豆产量的关键因素的结论相符。此外，合理施用氮磷钾肥料可大幅提升作物产量，不合理施肥则会抑制大豆产量增加[19]，且作物干物质分配受不同施肥水平影响并最终作用于产量[20]。
3.2 施肥水平和品种互作对植株养分累积和土壤养分变化的影响本研究主要探讨施肥水平和品种互作对大豆植株养分累积及土壤养分变化的影响，结果表明，二者互作不仅能显著影响大豆植株养分累积，还能增加土壤碱解氮、有效磷和速效钾的含量，且配方肥主处理更有利于土壤中养分累积。这可能是由于本研究中配方肥处理能够有效调控土壤养分供应[21]，为大豆植株根系提供充足营养，促进根系充分吸收养分[22]，进而增加植株养分吸收积累。植株养分累积方面，配方肥L1、L2处理的大豆氮、磷、钾累积量均显著高于不施肥处理，且L2较L1处理氮、磷、钾累积量分别平均增加6.50%、6.78% 和28.50%。相同施肥条件下，南农系列品种养分累积表现为NN66 > NN57 > ZD41，这与表 4中不同施肥水平下ZD41养分累积量均最低、NN66和NN57表现最优的结果一致。本研究发现配方肥处理提升土壤养分、促进植株养分累积，这与施肥可以提高作物生育期内土壤碱解氮、有效磷、速效钾等养分含量[23]，合理的氮磷钾施肥水平能协调土壤营养供应，从而促进作物养分的吸收[24]的结果相契合。本研究中不同大豆品种在相同施肥条件下养分累积存在显著差异的结论也与前人研究[25]相同施肥水平下，作物不同品种对土壤养分利用存在差异的结论相符。
此外，种植豆科作物可提升土壤生物固氮能力[26]，有效降低土壤中的交换性酸和交换性Al3+含量[27]，且利于后茬作物产量的增加[28]；而在生产上，大豆植株养分吸收也受种植模式影响[25]。因此，在充分考虑施肥水平和品种互作对土壤养分和植株养分影响的基础上，将不同种植模式的增产潜力作为今后研究的一个方向，具有重要的实践意义。大豆生育过程中，土壤养分与籽粒营养物质的形成具有密切关系[10]，本研究同样认为，土壤速效养分含量与植株养分吸收呈显著正相关，这与本研究中配方肥提升土壤养分、进而增加植株养分累积的结果相呼应。但在今后大豆生产发展中，还应持续优化施肥量与施肥配比，不断提高大豆产量效益和化肥利用率[26]，进而推动全省大豆产业高质量发展。
4 结论施肥水平与大豆品种互作可显著提升大豆籽粒产量及秸秆产量；施用配方肥L1和配方肥L2均能有效增加土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量，为大豆植株养分吸收提供良好基础，进而促进植株养分累积。结合施肥水平与大豆品种双因素互作效应分析可知，L2-NN66组合综合表现最优，可作为大豆施肥水平与品种配套推广的适宜组合，适宜在生产中推广种植。
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